Sisu
- Archaea määratlemine
- Archaea struktuur
- Raku sein
- Rakumembraan
- Geenid ja geneetiline teave
- Flagella
- Kus Archaea ellu jääb?
Archaea on suhteliselt uus eluklassifikaator, mille algselt pakkus välja Ameerika mikrobioloog Carl Woese 1977. aastal.
Ta leidis, et bakterid, mis on tuumavabad prokarüootsed rakud, võiksid nende geneetilise materjali põhjal jagada kaheks eraldi rühmaks. Nii bakterid kui ka arhaea on üherakulised organismid, kuid arhaadil on täiesti erinev rakumembraani struktuur, mis võimaldab neil ellu jääda ekstreemses keskkonnas.
Archaea määratlemine
Woese tegi alguses ettepaneku jagada elu kolmeks valdkonnaks - eukarüa, bakterid ja arhebakterid. (Võite näha, et need kolm nime algavad väiketähtedega, kuid kui räägite konkreetsetest domeenidest, on terminid suurtähtedega.)
Kui rohkemate uuringute tulemusel selgus, et domeeni Archaebacteria rakud olid bakteritest tegelikult üsna erinevad, langes vana termin. Uuteks domeeninimedeks on bakterid, Archaea ja Eukarya, kus Eukarya koosneb organismidest, mille rakkudel on tuum.
Elupuul paiknevad arhaea domeeni rakud bakterite ja eukarüa rakkude vahel, mille hulka kuuluvad mitmerakulised organismid ja kõrgemad loomad.
Arhaea paljuneb binaarse lõhustumise teel aseksuaalselt; rakud jagunevad kaheks nagu bakterid. Oma membraani ja keemilise struktuuri osas on arhaea rakkudel sarnased omadused eukarüootsete rakkudega. Arhaea ainulaadsete omaduste hulka kuulub nende võime elada eriti kuumas või keemiliselt agressiivses keskkonnas ning neid võib leida kogu Maalt, kõikjal, kus bakterid ellu jäävad.
Neid arhaea, mis elavad äärmuslikes elupaikades nagu kuumaveeallikad ja süvamere tuulutusavad, nimetatakse ekstremofiilideks. Kuna nad on üsna hiljuti samastunud elupuul eraldi valdkonnana, avastatakse põnevat teavet arheoloogia, nende arengu, käitumise ja struktuuri kohta.
Archaea struktuur
Arhaad on prokarüootid, mis tähendab, et rakkudel ei ole tuuma ega muid membraaniga seotud organellid.
••• Dana Chen | TeadmineNagu bakteritel, on ka rakkudel DNA mähisega ring ja raku tsütoplasmas on ribosoome rakuvalkude ja muude raku jaoks vajalike ainete tootmiseks. Erinevalt bakteritest võivad raku sein ja membraan olla jäigad ja anda rakule kindla kuju, näiteks lameda, vardakujulise või kuubikujulise.
Archaea liikidel on ühised omadused, nagu kuju ja metabolism, ning nad saavad paljuneda binaarse lõhustumise kaudu nagu bakterid. Geeni horisontaalne ülekandmine on aga tavaline ja arhaea rakud võivad oma keskkonnast võtta DNA-sid sisaldavaid plasmiide või vahetada DNA-d teiste rakkudega.
Selle tagajärjel võivad arhaea liigid kiiresti areneda ja muutuda.
Raku sein
Arhaea rakuseinte põhistruktuur sarnaneb bakterite omaga, kuna struktuur põhineb süsivesikute ahelatel.
Kuna arhaad elavad mitmekesisemas keskkonnas kui muud eluvormid, peavad nende rakusein ja rakkude metabolism olema võrdselt mitmekesised ja kohandatud ümbritsevaga.
Selle tulemusel sisaldavad mõned arhaea raku seinad süsivesikuid, mis erinevad bakteri raku seinte omast, mõned sisaldavad valke ja lipiide, et anda neile tugevust ja vastupidavust kemikaalidele.
Rakumembraan
Mõned arhaea rakkude ainulaadsed omadused on tingitud nende rakumembraani eripäradest.
Rakumembraan asub rakuseinas ja kontrollib ainete vahetamist raku ja selle keskkonna vahel. Nagu kõik teisedki elusrakud, koosneb arhaea rakumembraan rasvhapete ahelaga fosfolipiididest, kuid sidemed arhaea fosfolipiidides on ainulaadsed.
Kõigil rakkudel on fosfolipiidne kaksikkiht, kuid arhaea rakkudes on kaksikkiht eeter sidemed, samal ajal kui bakterite ja eukarüootide rakkudes on ester võlakirjad.
Eetrisidemed on keemilisele aktiivsusele vastupidavamad ja võimaldavad arhaea rakkudel ellu jääda ekstreemses keskkonnas, mis tapaks teisi eluvorme. Kuigi eeterside on arhaea rakkude peamine eristav omadus, erineb rakumembraan teiste struktuuride omast ka selle struktuuri ja pika kasutuse poolest isoprenoid ahelaid, et muuta oma ainulaadsed fosfolipiidid rasvhapetega.
Rakumembraanide erinevused näitavad evolutsioonilist suhet, milles bakterid ja eukarüootid arenesid välja pärast arhaea või sellest eraldi.
Geenid ja geneetiline teave
Nagu kõik elusrakud, tugineb arhaea DNA replikatsioonile, et tagada tütarrakkude identsus lähterakuga. Arhaea DNA struktuur on lihtsam kui eukarüootidel ja sarnane bakteri geenistruktuuriga. DNA-d leidub üksikutest ümmargustest plasmiididest, mis algselt mähitakse kokku ja sirgendatakse enne rakkude jagunemist.
Kuigi see protsess ja sellele järgnev rakkude binaarne lõhustumine on sarnased bakteritele, toimub DNA järjestuste replikatsioon ja translatsioon samamoodi nagu eukarüootides.
Kui raku DNA on lahti keritud, sarnaneb geenide kopeerimiseks kasutatav RNA polümeraasi ensüüm eukarüootse RNA polümeraasiga rohkem kui vastava bakteriaalse ensüümi korral. DNA koopia loomine erineb ka bakteriaalsest protsessist.
DNA replikatsioon ja translatsioon on üks viise, kuidas arhaea sarnaneb pigem loomade kui bakterite rakkudega.
Flagella
Nagu bakterite puhul, võimaldavad flagella arhajas liikuda.
Nende struktuur ja töömehhanism on arhajas ja bakterites sarnased, kuid nende arengu ja ehituse viisid erinevad. Need erinevused viitavad jälle sellele, et arhaea ja bakterid arenesid eraldi, eristudes juba evolutsioonilises mõttes.
Kahe domeeni liikmete sarnasusi saab jälgida hilisemas horisontaalses DNA vahetuses rakkude vahel.
Arhaea lagerakk on pikk vars, millel on alus, millel võib olla rakumembraaniga pöörlev toime. Pöördtoimingu tulemuseks on piitsakujuline liikumine, mis võib raku edasi viia. Arhaea puhul konstrueeritakse vars materjali lisamisega alusesse, bakterites aga õõnes vars ülespoole, liigutades materjali õõneskeskmest ülespoole ja ladestades selle ülaossa.
Flagellad on kasulikud rakkude liikumisel toidu poole ja levimisel pärast rakkude jagunemist.
Kus Archaea ellu jääb?
Arhaea peamine eristav omadus on nende võime ellu jääda toksilises keskkonnas ja äärmuslikes elupaikades.
Sõltuvalt nende ümbrusest on arhaad kohandatud vastavalt nende rakuseinale, rakumembraanile ja ainevahetusele. Archaea võib kasutada mitmesuguseid energiaallikaid, sealhulgas päikesevalgust, alkoholi, äädikhapet, ammoniaaki, väävlit ja süsiniku sidumist atmosfääri süsinikdioksiidist.
Jäätmetoodete hulka kuulub metaan ja metanogeensed arhaea on ainsad rakud, mis suudavad seda kemikaali toota.
Arhaea rakke, mis suudavad elada ekstreemses keskkonnas, saab klassifitseerida sõltuvalt nende võimest elada konkreetsetes tingimustes. Neli sellist klassifikatsiooni on:
Mõned kõige vaenulikumad keskkonnad Maal on Vaikse ookeani põhjas asuvad süvamere hüdrotermilised õhuavad ja kuumaveeallikad, näiteks sellised, mida leidub Yellowstone'i rahvuspargis. Kõrge temperatuur koos söövitavate kemikaalidega on tavaliselt elule vaenulik, kuid arhaea, näiteks ignicoccus, ei ole nende asukohtadega hädas.
Arhaea vastupidavus sellistele tingimustele on pannud teadlased uurima, kas arhaea või muud sarnased organismid võiksid ellu jääda kosmoses või muidu vaenulikel planeetidel nagu Marss.
Oma ainulaadsete omaduste ja suhteliselt hiljutise esiletoomisega tõotab Archaea domeen paljastada nende rakkude huvitavamad omadused ja võimalused ning see võib tulevikus pakkuda üllatavaid paljastusi.